这是飞秒激光技术应用的基石:多光子吸收/电离:在极高的光场强度下,材料同时吸收多个光子,跳过中间能级,直接发生电离或激发。这使得透明材料(如玻璃)也能被加工。雪崩电离:初始的自由电子通过逆韧致吸收激光能量,加速并碰撞其他原子,产生更多自由电子,形成雪崩式电离。电子被迅速剥离形成等离子体,留下的带正电离子因强烈库仑斥力而发生飞散。整个过程发生在皮秒量级内,远快于热扩散的时间(微秒量级),因此实现了“冷”烧蚀。飞秒激光脉冲与材料相互作用时间在一个非常短的时间(飞秒量级),因此可以实现材料的冷加工。广东飞秒激光钻孔

由于PDMS膜是一种柔软、透明、化学惰性的材料,飞秒激光在其表面进行加工时通常具有以下优势:飞秒激光具有极高的空间分辨率和精细加工能力,可以实现在PDMS膜表面进行微小尺度的加工,如微孔、微通道等。飞秒激光的超短脉冲时间意味着加工过程中产生的热影响区域非常小,因此可以比较大限度地减少PDMS膜的热损伤和变形。飞秒激光加工过程中通常不会产生明显的熔化或烧焦,因此可以保持PDMS膜的表面质量和机械性能。在PDMS膜上,飞秒激光可以进行微加工,如微孔钻孔、微通道切割、微结构刻蚀等。这些加工可以应用于微流体芯片、微型生物医学器械、微流控系统等领域,以实现微型结构的制备和功能实现。北京飞秒激光颗粒面膜板飞秒激光以其光子非线性效应、突破衍射极限等特质可实现对很多材料由微纳到宏观尺度的精密加工。

飞秒激光在诱导金属微结构加工应用方面和精细加工方面的其他应用如下:金属纳米颗粒加工自1993年HengleinA等人利用激光消融法制备金属纳米颗粒以来,许多研究小组制备出高纯度、力度分布均匀的金属纳米颗粒。LinkH等人进一步控制飞秒激光的能流密度和照射时间,将金属纳米棒完全融化为金属纳米点。与其他激光脉冲相比,飞秒激光改变的金属颗粒尺寸大小和特定形状,使金属纳米颗粒特别是贵金属(Au、Hg、Pt、Pd等)在催化、非线性光学、医用材料科学等领域具有广阔的应用前景。
飞秒激光技术这是一种利用超短脉冲(飞秒量级)激光进行加工、测量的前沿技术。由于作用时间远小于材料中热扩散的时间(皮秒量级),能量在被加工材料吸收后,还来不及通过热传导影响周围区域,材料就已通过直接电离(多光子吸收/隧道电离) 被去除或改性。这被称为 “冷加工” 或 “无热加工”。脉冲能量除以脉冲宽度。由于脉冲极短,即使单脉冲能量为毫焦耳级别,其峰值功率也可轻松达到太瓦(10¹² 瓦)甚至拍瓦(10¹⁵ 瓦),相当于全球电网功率的瞬时聚焦。飞秒激光进行加工,激光脉冲能量很快地注入作用区域,瞬间高能量密度沉积使电子吸收和运动方式发生变化。

飞秒激光在精密加工中的独特能力与应用,超越衍射极限的“超衍射”加工原理:利用多光子吸收的非线性特性,加工阈值非常陡峭,只有焦点中心强度好的区域才会发生改性,加工尺寸可以突破光学衍射极限,达到亚波长甚至纳米级别。应用:微光学元件:制作衍射光学元件、微透镜阵列、波导结构。防伪与装饰:在材料内部或表面制作亚微米结构,产生结构色或特殊光学效果。光子器件:直接在光学材料内部刻写光栅、耦合器。真正的三维(3D)内部加工原理:对于透明材料(如玻璃、透明聚合物),飞秒激光只有在焦点处才能达到足够高的强度引发非线性吸收,从而可以选择性地在材料内部任意位置进行改性,而表面和路径上的材料不受影响。应用:微流控芯片:在玻璃或塑料内部直接雕刻出复杂的三维微通道网络。光数据存储:在玻璃内部写入多层、高密度的数据点,实现“5D存储”。集成光学:在透明基板内部制造三维光波导、分束器、干涉仪。相对于传统设备,飞秒激光由于脉冲时间极短,被加工物体不会被加热,适合加工30微米以下的高精度小孔。高效飞秒激光COF Bonding Tool
利用飞秒激光在合适的工艺参数下能加工出重铸层和微裂纹极少的高质量微孔。广东飞秒激光钻孔
飞秒激光开启了“无刀手术”时代。眼科手术(:LASIK手术(飞秒激光制瓣):替代传统的机械角膜刀,制作更好、更平滑的角膜瓣,安全性更高。全飞秒SMILE手术:直接在角膜基质层内进行透镜状切割,然后通过微切口取出,实现了真正的“微创”。白内障手术(飞秒激光辅助):用于精确制作角膜切口、撕裂囊和前囊膜切开、预劈核,大幅提高手术的可预测性。细胞与神经科学:双光子显微成像:利用飞秒激光进行深层的高分辨率、无损伤三维成像。光镊与细胞手术:操纵细胞、细胞器,甚至进行细胞内手术。外科手术:可用于极精密的切割,出血少,愈合快。广东飞秒激光钻孔